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본 연구는 그리퍼가 물체를 잡을 때 정확한 힘을 가지고 물건을 집게 하기 위하여 광센서를 활용한 그리 퍼 센서를 고안하는 연구이다. 그리퍼는 의학, 공학 등 다양한 분야에서 쓰이고 있는데, 그만큼 그리퍼에 대한 센서나 다양한 장치들이 많이 고안되고 있다. 여러 가지 종류의 센서 중에서도 본 연구는 매우 작은 크기라는 장점이 있는 광센서를 활용하여 연구를 진행하였다. 여러 번의 실험에서 측정한 값을 바탕으로 관계식을 찾아 낸 후, 그리퍼에서 적절한 힘으로 물체를 잡을 수 있도록 센서를 부착, 물체를 집는 것까지 본 실험을 마무리 하는 과정이다. 주제어: 감각센서, 로봇 손가락(그리퍼), QRE-1113 센서, 물체의 변형, 전압의 환산
본 연구에서는 얀센 메커니즘을 가진 보행 로봇에 CNN 인공 신경망을 적용하여 자율 보행이 가능한 로봇을 제작하고 학습 정확도 및 보행 효율을 측정하고자 한다. 연구에 필요한 보행 로봇을 설계하고 3D 프린터를 활용하여 제작했으며 아두이노와 파이썬 플랫폼을 사용해 모터 제어 및 인공 신경망 학습을 하였다. 학습한 결과를 바탕으로 실시간으로 카메라 모듈을 통해 얻어오는 이미지를 분석하여 그에 따른 예측 방향을 출력하고 도로를 따라 보행하는 로봇을 제작하였으며 다양한 데이터가 있으면 더 원활한 자율 보행이 가능할 것으로 기대된다. 주제어: 다리 메커니즘, CNN, 인공 신경망, 자율 보행
곡물의 물리적 특성을 분석하여 방음소재를 만들 수 있는 곡물을 모색한다. 율무를 3단계의 크기로 나누어 간다. 간 율무를 접착제와 섞어 방음소재를 만든다. 3가지의 방음소재의 방음능력을 측정할 수 있는 장치를 만들고 그 장치를 통해 방음능력을 측정한다. 시중의 방음소재의 방음능력 또한 측정하여 율무를 통해 만든 방음 소재와 비교해본다. 흡음소재를 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때의 데시벨을 구하고 데시벨을 통해 소리의 에너지 보존율을 구한다. 각 흡음소재에서 보이는 특징을 살펴보고 방음소재를 조합하여 새로운 방음소재를 만든다. 새롭게 만든 방음소재와 기존의 만들었던 방음소재 특징을 비교해본다. 연구목표는 입자 크기별로 만든 방음소재가 어떠한 진동수의 소리를 잘 방음하는지를 알고 그에 따른 적합한 사용방안을 제시하는 것이다. 이번 연구를 통해 발전된 연구를 어떻게 해야 할지를 제안한다. 주제어: 주제어, 예시, 주제어 예시(5개 이내)
종이접기는 작도로는 불가한 각의 3등분, 임의의 삼차방정식의 해를 구하는 문제를 해결하는 강력한 도구이다. 종이접기를 이용하여 임의의 차 방정식의 해를 구할 수 있는데 이때는 후지타 하토리 공리에 의한 한 번 접기가 아닌 다회접기를 이용하여 구할 수 있다. 하지만 이를 실제로 구현하는데는 많은 어려움이 있다. 따라서 접근하기 쉬운 한 번 접기를 근사적으로 접는 방법에 대한 탐구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 첫째, 한 번 접기를 이용하여 정 n각형을 접을 때 불가한 최소의 자연수 n은 무엇이고 이를 근사적으로 접을 수 있는 방법은 무엇인가 둘째, 지오지브라를 활용하여 정11각형을 근사적으로 한 번 접을 수 있는 방법은 무엇인가 정 11각형을 근사적으로 한 번에 접는 방법을 알고리즘을 만들 어 이를 구한다면 임의의 11차 방정식을 종이접기를 이용하여 해결하는 하나의 방법으로 사용될 수 있을 것이다. 주제어: 한 번 접기, 근사접기
스스로 로봇팔이 주어진 미션을 수행할 수 있으려면 어떤 조건들이 필요할까? 본 연구에서는 로봇팔이 스스로 물체를 구분해 잡아야 할 물체를 찾아, 그 물체의 포즈까지 인식한다. 그리고 가장 안정적으로 물체를 잡을 수 있는 방법대로 움직여 물체를 잡을 수 있다. 인식 단계에서 딥러닝과 3D 깊이 카메라 기술을 적절히 활용하여 로봇팔이 한 번에 물체를 보고, 움직일 수 있도록 도와줄 수 있다. 주제어: 로봇팔, 객체 인식, Hand-eye Calibration, 3D 깊이 카메라 기술
본 연구는 입시 경쟁의 심화로 학생들과 장시간 앉아있는 사람들의 거북목 증후군, 허리디스크, 요통 등의 발병 비율이 늘어났다는 통계를 보고, 앉은 체형과 책상의 각도에 따라 달라지는 물리량에 대한 해석, 척추의 피해를 최소화해 공부할 수 있는 책상의 각도를 분석하고 이에 따른 최적의 책상 각도를 찾아내는 것을 목적으로 하였다. 각도를 조절할 수 있는 책상과 의자에 압력 센서를 붙여 만든 의자로 연구를 진행하였다. 선 연구를 통해 얻은 최적의 책상 각도를 총 10명의 학생들에게 적용시켜 봤고 책상의 각도가 27도일 때 척추에 영향이 가장 적은 것을 알 수 있었다. 이 결과를 통해 모든 학생들에게 매우 비싼 Ergonomic 책상을 보급하지 않아도 인체친화적인 자세로 공부할 수 있을 것이다. 주제어: 척추 질환, 감압 센서, 책상 각도, 인체 친화적
진자모빌의 마그네틱 키커를 바퀴 가속장치에 적용하고자 자석의 개수와 위치, 코일의 개수와 위치를 고민하고 결정하였다. 자석의 개수가 많을수록 가속이 잘 될 것으로 예상하였으나 자석이 많고 클수록 바퀴가 무거워져 생각만큼 가속 성능이 나오지 않았다. 가속 성능을 높이기 위해 전원장치의 전압을 높이자 코일을 고정했던 글루건이 녹아 떨어지는 상황이 있었고, 전압을 계속 높이자 회로가 타버리는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 코일의 개수를 늘렸고, 트랜지스터의 전류 용량이 더 큰 파워트랜지스 터를 이용해 회로를 새롭게 구성하였다. 그 결과 초기보다 상당히 빠르게 바퀴가 가속되는 결과를 얻을 수 있었다. 우리 바퀴 가속장치의 성능을 정량적으로 측정하기 위해 토크를 측정하고자 하였다. 다양한 토크 측정 방법을 조사하여 적용실험 방법에서 토크를 측정하는 방법을 고안하는 과정에서 시행착오를 겪었다.
본 연구에선 프로펠러의 원리를 탐구하고 프로펠러 날개(엽)의 중심(코어)와의 각도와 구부러진 정도를 곡률로 수치화하고 이를 변화시켜 가장 큰 효율을 낼 수 있는 배의 프로펠러를 만들려고 한다. 효율을 같은 기준에서 배의 속력이 얼마나 빠른지로 정의하고 날개의 각도는 중심 축을 기준으로 중심 축의 가장 아래를 영도로 정의하였고 곡률은 호의 길이를 일정하게 맞춘 후 중심각의 크기를 달리한 부채꼴에서 계산한 곡률의 값으로 정의하였다. 실험 설계 및 수행은 날개의 각도가 다른 프로펠러를 모델링하고 출력하여 배의 모터에 끼우고 가장 효율 이 좋은 날개의 각도를 찾는 실험을 설계 및 수행한다. 이후 가장 효율적인 날개의 각도와 서로 다른 곡률로 이루어진 날개를 3D 모델링하여 직접 모형 배에 달아 효율적인 프로펠러 모형을 제시한다. 주제어 : 프로펠러, 스크류 프로펠러, 효율, 모델링
본 연구는 광학적 원리를 이용하여 힘센서를 제작하고자 한다. 이를 위해 광활성 물질인 꿀, 사과즙, 설탕물 과 편광 현상을 이용하여 정밀한 힘센서를 제작하고, 설탕물 농도의 변화에 따른 힘센서의 정밀도는 어떻게 변하는지, 더 정밀한 힘센서는 무엇인지 알아보고자 한다. 실험 장치는 힘에 따라 매질의 높이가 변하게 하기 위해 실린더를 이중으로 쌓아 실린더 내부를 2개의 공간으로 분리되도록 설계하였다. 피스톤에 힘이 가해지면 매질이 바깥으로 밀려 힘을 가하게 되고 이 힘과 피스톤에 가해지는 힘이 같다는 사실을 이용하여 힘을 측정할 수 있도록 하였다. 모델링을 진행하여 제작한 후 꿀, 사과즙, 설탕물을 이용하여 실험을 진행하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 이용하여 회귀 분석을 진행하여 조도-거리 관계식을 도출하였다. 도출한 조도-거리 관계식과 F=pgv를 이용하여 최종적으로 힘을 구하였다. 설탕물은 농도를 다르게 하여 실험을 진행한 후 어떤 농도가 가장 정확한지 알아보았다. 추가로 앱상에서 조도 데이터와 힘값을 출력할 수 있도록 코드를 작성하였다. 사과즙과 꿀을 이용한 힘센서에서는 사과즙을 사용하였을 때 더 정확하게 힘을 측정할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었으며 설탕물은 농도가 너무 낮아 정확한 결과를 얻지 못하였다. 본 연구를 통해 광활성 물질을 이용하여 정밀한 힘센서를 제작할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었으며 사과즙을 사용할 경우에 더 정밀한 힘 센서를 제작할 수 있다는 사실을 도출할 수 있었다. 주제어: 힘센서, 광활성, 편광, 조도 센서, 적외선 센서, 선형 회귀 분석
원격조작 로봇 시스템은 산업, 의료, 항공, 우주, 재난 등 다양한 분야에서 사용되고 있고 더 나은 성능과 사용 분야의 확대를 위해서 추가적인 개발을 이어가고 있다. 이러한 원격조작 로봇 시스템 중에서 도 마스터/슬레이브 장치라는 것을 활용하여 제어하는 방식에 관해 탐구했는데, 마스터/슬레이브 장치 란 이름에서 알 수 있듯 마스터 장치를 구동시키면 슬레이브 장치가 그에 대응하여 구동하는 원격으로 제어가 가능한 장치이다. 본 연구에서는 ROBOTIS STEAMCUP ENGINEER KIT1을 이용하여 마스터/슬레이브 장치를 각각 제작하여 R+ TASK라는 ROBOTIS 로봇 전용 코딩 프로그램으로 프로그래밍했다. 마스터 장치의 모터가 회전한 각도를 보드를 통해 슬레이브 장치로 보내어 슬레이브 장치의 모터가 그에 맞게끔 회전하게 프로그래밍했고 이를 통해 마스터/슬레이브 장치 구현에 성공하였다. 주제어: 로봇, 원격조작, 마스터/슬레이브 장치
펠티에소자에 직접적으로 온도센서를 연결한 실험을 진행하였다. 뜨거운 부분은 꾸준히 온도가 증가하는 경향성이, 차가운 부분은 온도가 감소하다 가 극솟값을 가지고 다시 증가하는 경향성을 관찰할 수 있었다. 냉각 팬에 가해주는 전압 차를 달리하며 냉각효율을 구해보는 실험을 진행하였다. 전압 차에 의한 냉각 속도 변화량은 전력 소모량에 의한 효율의 변화량에 비하여 미세하였다. 냉각 팬의 전압을 고정한 후, 소비전력에 따른 냉각 시간을 측정하였다. 23도(상온)에서 8도(코로나 백신이 보관되기 위한 최소한의 온도)까지 냉각하는데 필요한 소비전력이 최소가 되는 전압은 5.11961V라고 생각할 수 있었다. 주제어: 백신 냉각장치, 펠티어 소자, 이동형 냉각장치, 콜드체인
본 연구는 얼룩말의 줄무늬가 가지는 역할에 대한 주장 중 줄무늬 중 표면온도 하강 및 조절을 위한 설의 진위 여부 및 그에 대한 궁금증으로 이 연구를 계획하였다. 표면의 아래의 깊이에 따른 온도의 변화를 보기 위해 시리콘으로 여러 수의 줄무늬 실험군의 모형을 제작하였고 줄의 색깔별(검은색, 흰색)로, 깊이별로 온도 측정센서를 장치한 뒤 백열등으로 빛에너지를 주어 실험을 진행하였다. 이의 결과를 분석하여 줄무늬의 수와 깊이에 따른 온도 변화를 관찰하였으며 이를 통해 주로 표면에 가까울수록 경향성이 나타났으며 검은색 줄의 온도변화는 거의 균일하나 흰색 줄의 온도변화는 얼룩말 줄무늬가 많을수록 증가하였다. 나타난 결과를 통해, 이후 연구 방향을 모형 내 열의 전도의 영향을 줄이기 위한 모형크기의 증가와 고립계의 추가 등으로 정하였다. 주제어: 얼룩말, 줄무늬, 표면 온도, 친환경, 시스템